KR20210021603A - 밀봉 장치 - Google Patents

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KR20210021603A
KR20210021603A KR1020217004809A KR20217004809A KR20210021603A KR 20210021603 A KR20210021603 A KR 20210021603A KR 1020217004809 A KR1020217004809 A KR 1020217004809A KR 20217004809 A KR20217004809 A KR 20217004809A KR 20210021603 A KR20210021603 A KR 20210021603A
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annular
main lip
circumferential surface
outer circumferential
rotation shaft
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KR1020217004809A
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카즈하 이케부쿠로
코지 쿠보타
슈지 쿠리타
Original Assignee
고요 실링 테크노 가부시키가이샤
나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

밀봉 장치(1)는 탄성 소재에 의해 형성된 환상의 실 부(5)를 구비하고 있다. 실 부(5)의 내주면에는 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하는 메인 립(10)과, 메인 립(10)으로부터 진공 공간(V)측을 향해서 점차 직경이 넓어지는 진공 공간측 경사면(11)이 형성되어 있다. 진공 공간측 경사면(11)에는 메인 립(10)이 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉한 상태로 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하는 환상 돌기(20)가 축방향을 따라 복수개 형성되어 있다.

Description

밀봉 장치{HERMETIC SEAL DEVICE}
본 발명은 예를 들면, 회전축과, 상기 회전축을 포위하고 있는 하우징과의 사이의 환상(環狀) 공간을 대기압 공간과 진공 공간으로 구분하기 위한 밀봉 장치에 관한 것이다.
종래부터 진공 공간인 진공 용기 내의 기기에 회전력을 주기 위해서 회전력 전달용 회전축을 상기 진공 용기의 내부로부터 외부에 돌출 설치시키는 것이 있다.
이 경우, 상기 진공 용기 내의 진공 상태를 유지하기 위해 상기 회전축과, 상기 진공 용기에 마련된 상기 회전축을 통과시키기 위한 관통 구멍과의 사이의 환상 공간으로부터 상기 진공 용기 내에 대기가 누출되는 것을 방지하여 진공 상태를 유지할 필요가 있다. 이 때문에 상기 환상 공간에는 밀봉 장치가 장착된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본국 공개특허공보 2001-99328호
예를 들면, JIS(Japanese Industrial Standards) H0211에 의하면, 압력의 영역에 대해서 102㎩ 이상을 저진공, 102~10-1㎩를 중진공, 10-1~10-5㎩를 고진공, 10-5㎩ 이하를 초고진공으로 구분하고 있다.
상기 종래의 밀봉 장치는 저진공부터 고진공 영역까지에 대해서는 안정되게 밀봉하는 것이 가능했다.
그러나 초고진공 영역에서 종래의 밀봉 장치를 이용한 경우, 회전축이 정지하고 있는 상태에서는 소정의 진공도를 유지할 수 있다. 그러나 회전축이 정지하고 있는 상태로부터 회전을 개시할 때, 및 회전축이 회전하고 있는 상태에서는 순간적으로 진공도가 저하하는 것이 있었다. 이하, 이러한 진공도의 변동을 "진공 변동"이라고 한다.
상기 종래의 밀봉 장치에서는 진공도가 높은 만큼 밀봉 장치의 실 립(seal lip)의 상기 회전축에 대한 긴박력이 커지는 경향이 있다. 따라서 초고진공으로 하면 상기 긴박력이 보다 커진다. 이 때문에 회전축이 회전을 개시할 때에 실 립과의 사이에서 생기는 마찰 진동(소위 스틱 슬립(stick slip))이 생기기 쉬워진다. 이 스틱 슬립에 의해 실 립이 회전축의 외주면부터 순시적으로 이간하고, 대기 압력이 진공 용기측에 누출되는 것이 진공 변동의 원인 중 하나라고 생각된다.
상기 진공 변동이 생기면, 진공 용기 내의 기기나 제품 등에 악영향을 끼칠 우려가 있기 때문에 가능한 한 상기 진공 변동의 발생을 억제하고, 안정된 진공 환경을 유지할 필요가 있다.
본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 진공 변동을 억제하고, 안정된 진공 환경을 유지할 수 있는 밀봉 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전축과, 이 회전축을 포위하고 있는 하우징과의 사이에 형성된 환상 공간을 축방향에 있어서 저압 공간과, 상기 저압 공간보다도 고압인 고압 공간으로 구분하는 밀봉 장치로서, 탄성 소재에 의해 형성됨과 함께 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상의 실 부(seal portion)를 구비하고, 상기 실 부의 내주면에는 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 메인 립(main lip)과, 상기 메인 립으로부터 상기 저압 공간측을 향해서 연장됨과 함께 상기 저압 공간측을 향해서 점차 직경이 넓어지는 경사면이 형성되고, 상기 경사면에는 상기 메인 립이 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉한 상태로 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상 돌기가 축방향을 따라 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기와 같이 구성된 밀봉 장치에 의하면, 메인 립 이외에 복수개의 환상 돌기가 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하므로 예를 들면, 메인 립만으로 미끄럼 접촉하는 경우와 비교하여, 메인 립이 외주면에 미끄럼 접촉할 때의 단위 면적당의 면압을 저하시킬 수 있다. 이 결과, 저압 공간에 의한 부압에 의해, 메인 립의 회전축에 대한 긴박력이 커졌다고 한들, 회전축이 정지하고 있는 상태로부터 회전을 개시할 때에 메인 립에 생기는 스틱 슬립을 억제할 수 있다. 이에 따라 스틱 슬립에 의해 메인 립이 회전축의 외주면으로부터 순시적으로 이간하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 회전축의 초동 시에 생기는 진공 변동의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 메인 립이 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉한 상태로 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상 돌기를 상기 경사면에 복수개 형성했으므로 메인 립에 더해, 복수개의 환상 돌기 각각에 의해 저압 공간과 고압 공간과의 사이를 다단계로 구분할 수 있다. 이에 따라 메인 립에 작용하는 부압력을 저압 공간측에 형성된 복수개의 환상 돌기에 의해 단계적으로 저감할 수 있다. 이 때문에 고압 공간으로부터 저압 공간을 향해서 압력이 누출하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 스틱 슬립 이외의 요인에 의한 압력의 누출도 억제할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 진공 변동을 억제함과 함께 압력의 누출을 억제할 수 있으므로 안정된 진공 환경을 유지할 수 있다.
상기 밀봉 장치에 있어서, 상기 복수개의 환상 돌기는 상기 메인 립측에 마련된 제1 환상 돌기와, 상기 제1 환상 돌기보다도 상기 저압 공간측에 마련된 제2 환상 돌기를 포함하고, 상기 제2 환상 돌기의 돌출 치수는, 상기 제1 및 제2 환상 돌기의 상기 회전축의 외주면에 대한 접촉 압력이 균등해지도록 상기 제1 환상 돌기보다도 크게 되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 제2 환상 돌기에 의해 회전축의 외주면에 대한 제1 및 제2 환상 돌기의 접촉 압력을 균등히 할 수 있다. 따라서 각 환상 돌기 사이에서 회전축의 외주면에 대한 간섭(interference)이나 긴박력에 편차가 생기는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 저압 공간과 고압 공간과의 사이를 보다 확실하게 다단계로 구분할 수 있다. 이 결과, 압력의 누출을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 밀봉 장치에 있어서, 상기 제1 환상 돌기는 복수개 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 저압 공간과 고압 공간과의 사이의 구분을 보다 다수로 할 수 있으므로 압력의 누출을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 밀봉 장치에 있어서, 상기 제1 환상 돌기의 선단 및 상기 제2 환상 돌기의 선단은 상기 메인 립의 선단과, 상기 제2 환상 돌기의 선단을 통과하는 접선을 따라 형성되어 있어도 된다.
이 경우, 회전축의 외주면에 대한 제1 및 제2 환상 돌기의 접촉 압력을 보다 균등히 할 수 있다.
상기 밀봉 장치에 있어서, 상기 경사면의 축방향에 대한 경사각도는 10~20도로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 메인 립 및 각 환상 돌기를 적절하게 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉시킬 수 있다.
또한, 상기 밀봉 장치에 있어서, 상기 복수개의 환상 돌기는 선단이 단면 원호 형상으로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 환상 돌기가 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉할 때의 접촉 면적이 필요 이상으로 커지는 것을 억제할 수 있으므로 환상 돌기와 회전축과의 마찰력을 저감할 수 있다. 게다가 환상 돌기를 외주면에 대해 확실하게 미끄럼 접촉시킬 수 있으므로 밀봉성도 확보할 수 있다.
본 발명의 밀봉 장치에 의하면, 진공 변동을 억제하고, 안정된 진공 환경을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 밀봉 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1 중, 메인 립의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 3은 밀봉 장치의 내주측에 회전축을 삽입했을 때의 메인 립의 단면도이다.
도 4(a)는 변형예에 따른 메인 립의 주요부를 확대한 단면도이며, (b)는 또 다른 변형예에 따른 메인 립의 주요부를 확대한 단면도이다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 밀봉 장치의 단면도이다. 이 밀봉 장치(1)는 내부가 진공 환경인 진공 용기(도시하지 않음)에 장착되는 것이다. 밀봉 장치(1)는 회전축(S)과, 회전축(S)을 포위하고 있는 하우징(H)과의 사이에 형성된 환상 공간(T)을 축방향 대기압 공간(A)(고압 공간, 도 1 중, 지면 오른쪽)과, 진공 공간(V)(저압 공간, 도 1 중, 지면 왼쪽)에 밀봉 상태로 구분하기 위해 이용되고 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 진공 공간(V)은 압력의 영역 구분이 소위 초고진공(10-5㎩(절대 압력) 이하)으로 유지되고 있다.
회전축(S)은 상기 진공 용기 내에 설치된 기기에 회전력을 주기 위한 회전 전달용 축이다. 회전축(S)은 상기 진공 용기에 마련되어 해당 진공 용기의 내외를 연통하고 있는 통 형상의 하우징(H)에 통과되어 있다. 이에 따라 회전축(S)은 상기 진공 용기의 내부인 진공 공간(V)으로부터 외부인 대기압 공간(A)을 향해서 돌출 설치되어 있다.
밀봉 장치(1)는 회전축(S)이 회전 가능하게 환상 공간(T)을 축방향으로 구분하고 있고, 금속제의 심금(芯金; core metal)(2)과, 심금(2)이 가황(vulcanizntion) 접착에 의해 형성된 불소 고무 등의 탄성 소재로 이루어지는 실 부재(3)를 구비하고 있다.
심금(2)은 SPCC 등의 강판을 프레스 가공함으로써 환상으로 형성되어 있다. 심금(2)은 원통 형상의 원통부(2a)와, 원통부(2a)의 축방향 한 쪽측의 단부를 지름방향 내측으로 절곡되어 형성된 환상부(2b)를 가지고 있다. 이에 따라 심금(2)은 단면 L자형으로 형성되어 있다.
실 부재(3)는 본체부(4)와 환상부(2b)의 안쪽 둘레 끝으로부터 연장되는 실 부(5)와, 동일하게 환상부(2b)의 안쪽 둘레 끝으로부터 연장되는 보조 립(7)을 가지고 있다. 본체부(4)는 원통부(2a)의 외주면으로부터 대기압 공간(A)측의 단면을 돌아 해당 원통부(2a)의 내주면을 따라 형성되어 있다. 또한, 본체부(4)는 환상부(2b)의 대기압 공간(A)측의 측면을 따라 접착 형성되어 있다.
심금(2)은 본체부(4)를 통해서 하우징(H)에 압입 감합(嵌合)되어 있고, 이에 의해 밀봉 장치(1)는 하우징(H)에 고정되어 있다.
보조 립(7)은 환상부(2b)의 안쪽 둘레 끝을 기단으로서 진공 공간(V)측으로 연장되어 있다. 또한, 보조 립(7)은 지름방향 내측에 돌출 설치되어 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하고 있다.
실 부(5)는 환상부(2b)의 안쪽 둘레 끝을 기단으로서 대기압 공간(A)측으로 연장되어 있는 환상의 부재이다.
실 부(5)의 외주면측에는 해당 실 부(5)를 지름방향 내측으로 죄어 누름으로써 밀봉성을 향상시키기 위한 가터 스프링(garter spring)(8)이 장착되어 있다.
실 부(5)는 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하고 있다. 이에 따라 실 부(5)는 회전축(S)과 하우징(H)과의 사이로부터 대기압 공간(A)의 압력이 진공 공간(V)에 누출되지 않도록 환상 공간(T)을 밀봉하고 있다.
실 부(5)의 내주면에는 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하는 메인 립(10)과, 메인 립(10)으로부터 진공 공간(V)측을 향해서 연장되어 있음과 함께 진공 공간(V)측을 향해서 점차 직경이 넓어지는 진공 공간측 경사면(11)과, 메인 립(10)으로부터 대기압 공간(A)측을 향해서 연장되어 있음과 함께 대기압 공간(A)측을 향해서 점차 직경이 넓어지는 대기 공간측 경사면(12)이 형성되어 있다. 따라서 메인 립(10)은 진공 공간측 경사면(11)과 대기 공간측 경사면(12)에 의한 정점에 의해 구성되어 있고, 단면이 산형(山形)으로 형성되어 있다.
실 부(5)는 상술한 바와 같이, 환상부(2b)의 안쪽 둘레 끝을 기단으로서 대기압 공간(A)측으로 연장되어 있다. 따라서 실 부(5)는 진공 공간(V)측의 단부를 지점으로서, 대기압 공간(A)측의 단부가 지름방향으로 요동 가능하게 되어 있다. 한편, 도 1은 자유 상태인 실 부(5)를 나타내고 있다.
실 부(5)는 내주면측에 회전축(S)이 삽입되면, 해당 실 부(5)의 대기압 공간(A)측의 단부가 지름방향 외측으로 요동치고, 대기압 공간(A)측의 단부 및 메인 립(10)이 조금 직경이 넓어지도록 탄성 변형한다. 메인 립(10)은 조금 직경이 넓어지도록 탄성 변형된 상태로 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉한다.
도 2는 도 1 중, 실 부(5)의 주요부를 확대한 단면도이다. 한편, 도 2는 자유 상태인 실 부(5)를 나타내고 있다.
실 부(5)의 진공 공간측 경사면(11)은 축방향에 대한 경사 각도(d)가 예를 들면, 10~20도의 범위로 설정된 원추 형상의 내주면에 형성되어 있다.
진공 공간측 경사면(11)에는 해당 진공 공간측 경사면(11)으로부터 지름방향 내측에 돌출 설치된 환상 돌기(20)가 축방향을 따라 소정 간격을 두고 복수개(도면예에서는 3개) 형성되어 있다.
각 환상 돌기(20)는 그 선단이 단면 원호 형상으로 형성되어 있다. 각 환상 돌기(20)는 메인 립(10)측에 마련된 제1 환상 돌기(21)와, 제1 환상 돌기(21)보다도 진공 공간(V)측에 마련된 제2 환상 돌기(22)를 포함하고 있다.
제2 환상 돌기(22)는 그 돌출 치수(t2)가 제1 환상 돌기(21)의 돌출 치수(t1)보다도 큰 값이 되도록 형성되어 있다.
또한, 제1 환상 돌기(21)는 제2 환상 돌기(22)와 메인 립(10)과의 사이에 2개 형성되어 있다. 2개의 제1 환상 돌기(21)는 동일한 돌출 치수(t1)로 형성되어 있다.
이들 환상 돌기(20)는 후술하는 바와 같이, 밀봉 장치(1)에 회전축(S)이 삽입되어, 메인 립(10)이 외주면(S1)에 미끄럼 접촉했을 때에 그 선단이 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하도록 형성되어 있다.
도 3은 밀봉 장치(1)의 내주측에 회전축(S)을 삽입했을 때의 메인 립(10)의 단면도이다.
상술한 바와 같이, 실 부(5)의 내주면측에 회전축(S)이 삽입되면 해당 실 부(5)는 진공 공간(V)측의 단부를 지점으로서, 대기압 공간(A)측의 단부가 지름방향 외측으로 요동친다. 이에 따라 실 부(5)의 메인 립(10)은 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉한다.
또한, 진공 공간측 경사면(11)의 경사 각도(d)(도 2)는 실 부(5)의 대기압 공간(A)측의 단부가 지름방향 외측으로 요동침으로써 작아지고, 진공 공간측 경사면(11)이 회전축(S)의 외주면(S1)에 접근한다. 이에 따라 각 환상 돌기(20)는 그 선단이 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉한다. 즉, 각 환상 돌기(20)는 메인 립(10)이 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉된 상태로 그 선단이 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하도록 형성되어 있다.
또한, 이때 각 환상 돌기(20)는 옆에 위치하는 환상 돌기(20) 또는 메인 립(10)과의 사이에서 진공 공간측 경사면(11)과 외주면(S1)과의 사이에 공간(K1, K2, K3)을 형성하고 있다.
각 환상 돌기(20)의 돌출 치수(t1, t2)(도 2)나, 서로 인접하는 환상 돌기(20)끼리의 간격, 환상 돌기(20)와 메인 립(10)과의 사이의 간격은 상기 공간(K1~K3)이 형성되는 값으로 설정되어 있다.
여기서 진공 공간측 경사면(11)은 경사 각도(d)가 작아져서 외주면(S1)에 접근한다. 이 때문에 메인 립(10)으로부터 가장 벗어나 있는 환상 돌기(20)(제2 환상 돌기(22))는 만일 다른 환상 돌기(20)와 돌출 치수가 동일하면, 외주면(S1)에 접촉했을 때의 간섭이나 긴박력이 다른 환상 돌기(20)보다도 상대적으로 작아진다.
그래서 제2 환상 돌기(22)의 돌출 치수(t2)는 각 환상 돌기(20)의 외주면(S1)에 대한 접촉 압력이 균등해지도록 제1 환상 돌기(21)의 돌출 치수(t1)보다도 크게 형성되어 있다.
이에 따라 각 환상 돌기(20)의 외주면(S1)에 대한 접촉 압력이 균등해지고, 각 환상 돌기(20)의 사이에서 외주면(S1)에 접촉했을 때의 간섭이나 긴박력에 편차가 생기는 것을 억제할 수 있다.
상기와 같이 구성된 밀봉 장치(1)에 의하면, 메인 립(10) 이외에 복수개의 환상 돌기(20)가 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하므로 예를 들면, 메인 립(10)만으로 미끄럼 접촉하는 경우와 비교하여, 메인 립(10)이 외주면(S1)에 미끄럼 접촉할 때의 단위 면적당의 면압을 저하시킬 수 있다. 이 결과, 진공 공간(V)에 의한 부압에 의해 메인 립(10)의 회전축(S)에 대한 긴박력이 커졌다고 한들, 회전축(S)이 정지하고 있는 상태로부터 회전을 개시할 때에 메인 립(10)에 생기는 스틱 슬립을 억제할 수 있다. 이에 따라 스틱 슬립에 의해 메인 립(10)이 회전축(S)의 외주면(S1)으로부터 순시적으로 이간하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 회전축(S)의 초동 시에 생기는 진공 변동의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 메인 립(10)이 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉했을 때에, 그 선단이 외주면(S1)에 미끄럼 접촉함과 함께 서로 인접하는 환상 돌기(20) 또는 메인 립(10)과의 사이에서 공간(K1~K3)을 형성하는 환상 돌기(20)를 진공 공간측 경사면(11)에 복수개 형성했으므로, 메인 립(10)에 더해, 복수개의 환상 돌기(20) 각각에 의해 진공 공간(V)과 대기압 공간(A)과의 사이를 다단계로 구분할 수 있다. 이에 따라 메인 립(10)에 작용하는 부압력을 진공 공간(V)측에 형성된 복수개의 환상 돌기(20)에 의해 단계적으로 저감할 수 있다. 이 때문에 대기압 공간(A)으로부터 진공 공간(V)을 향해서 압력이 누출되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 스틱 슬립 이외의 요인에 의한 압력의 누출도 억제할 수 있다.
이렇게 본 실시형태의 밀봉 장치(1)에 의하면, 진공 변동을 억제함과 함께 압력의 누출을 억제할 수 있으므로 안정된 진공 환경을 유지할 수 있다.
본 실시형태에서는 제1 환상 돌기(21)를 2개 마련함으로써 메인 립(10)을 합쳐서 진공 공간(V)과 대기압 공간(A)과의 사이의 구분을 4단계로 했으므로 진공 공간(V)측에 대한 압력의 누출을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 환상 돌기(20)가 서로 인접하는 환상 돌기(20) 또는 메인 립(10)과의 사이에서 공간(K1~K3)을 형성하므로 이 공간(K1~K3)에 메인 립(10)과 회전축(S)과의 사이에 공급되는 윤활제를 잔존시킬 수 있다.
이에 따라 메인 립(10)과 회전축(S)의 외주면(S1)과의 사이의 마찰력을 저감할 수 있고, 스틱 슬립을 더욱 효과적으로 억제할 수 있음과 함께 마찰에 따른 마모를 저감할 수 있고, 밀봉 장치(1)의 고수명화가 가능해진다.
게다가 본 실시형태에서는, 각 환상 돌기(20)의 선단이 단면 원호 형상으로 형성되어 있으므로, 해당 환상 돌기(20)가 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉할 때의 접촉 면적이 필요 이상 커지는 것을 억제할 수 있고, 환상 돌기(20)와 회전축(S)과의 마찰력을 저감할 수 있다. 또한, 각 환상 돌기(20)의 선단을 단면 원호 형상으로 함으로써 해당 환상 돌기(20)를 외주면(S1)에 대해 확실하게 미끄럼 접촉시킬 수 있어서 밀봉성도 확보할 수 있다.
선단이 원호 형상인 각 환상 돌기(20)는 표면 거칠기를 가능한 한 작게 한 금형을 이용하여 실 부재(3) 전체에서 일체로 가황 형성되어 있다. 이 때문에 각 환상 돌기(20)의 선단의 표면 거칠기를 작게 할 수 있고, 상술한 바와 같이 공간(K1~K3)에 잔존하는 윤활제와 더불어 마찰력을 더욱 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 제2 환상 돌기(22)의 돌출 치수(t2)가 제1 환상 돌기(21)의 돌출 치수(t1)보다도 크게 형성되어 있다. 이에 따라 각 환상 돌기(20)가 외주면(S1)에 미끄럼 접촉했을 때에, 해당 각 환상 돌기(20)의 외주면(S1)에 대한 접촉 압력을 균등히 할 수 있는 치수로 되어 있다. 따라서 각 환상 돌기(20)의 외주면(S1)에 대한 접촉 압력을 균등히 할 수 있다. 이에 따라 각 환상 돌기(20)의 사이에서 외주면(S1)에 접촉했을 때의 간섭이나 긴박력에 편차가 생기는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 공간(K1~K3)을 확실히 형성하고, 진공 공간(V)과 대기압 공간(A)과의 사이를 보다 확실히 다단계로 구분할 수 있다. 이 결과, 진공 공간(V)에 대한 압력의 누출을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 자유 상태에서의 메인 립(10)의 진공 공간측 경사면(11)의 축방향에 대한 경사 각도(d)가 10~20도의 범위로 설정되어 있다. 이에 따라 메인 립(10) 및 상술한 바와 같이 형성된 각 환상 돌기를 적절히 회전축(S)의 외주면(S1)에 미끄럼 접촉시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태에서는 서로 동일한 돌출 치수(t1)인 2개의 제1 환상 돌기(21)를 진공 공간측 경사면(11)에 형성한 경우를 예시했다. 이에 대해 예를 들면, 도 4(a)에 나타내는 바 같이, 2개의 제1 환상 돌기(21)는 메인 립(10)측의 제1 환상 돌기(21a)의 돌출 치수를, 제2 환상 돌기(22)측의 제1 환상 돌기(2lb)의 돌출 치수보다도 작게 설정해도 된다.
보다 구체적으로는 메인 립(10) 및 각 환상 돌기(20)가 자유 상태일 때의 제1 환상 돌기(21)의 선단 및 제2 환상 돌기(22)의 선단은 메인 립(10)의 선단과, 제2 환상 돌기(22)의 선단을 통과하는 접선(U)을 따라 형성되어 있다.
이 경우, 복수개의 환상 돌기(20)는 메인 립(10)이 외주면(S1)에 미끄럼 접촉하면서 각 환상 돌기(20)가 외주면(S1)에 미끄럼 접촉했을 때에, 해당 각 환상 돌기(20)의 외주면(S1)에 대한 접촉 압력을 균등히 할 수 있는 치수로 되어 있다. 이에 따라 각 환상 돌기(20)의 외주면(S1)에 대한 접촉 압력을 보다 균등히 할 수 있고, 각 환상 돌기(20)의 간섭이나 긴박력을 보다 적절하게 설정할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 제1 환상 돌기(21)를 2개 마련함으로써 메인 립(10)을 합쳐서 진공 공간(V)과 대기압 공간(A)과의 사이의 구분을 4단계로 한 경우를 나타냈다. 이에 대해 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 제1 환상 돌기(21)를 보다 다수(도면예에서는 3개) 마련해도 된다.
도 4(b)에서는 제2 환상 돌기(22)의 돌출 치수가 가장 크고, 각 제1 환상 돌기(21)의 돌출 치수는 메인 립(10)으로부터 축방향으로 보다 떨어진 위치에 형성되어 있는 것만큼 크게 형성되어 있다.
이렇게 진공 공간(V)과 대기압 공간(A)과의 사이의 구분을 보다 다수로 함으로써 진공 공간(V)측에 대한 압력의 누출을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
1: 밀봉 장치
10: 메인 립
11: 진공 공간측 경사면(경사면)
20: 환상 돌기
21, 21a, 2lb: 제1 환상 돌기
22: 제2 환상 돌기
S: 회전축
S1: 외주면
T: 환상 공간
A: 대기압 공간(고압 공간)
V: 진공 공간(저압 공간)

Claims (4)

  1. 회전축과, 이 회전축을 포위하고 있는 하우징과의 사이에 형성된 환상(環狀) 공간을 축방향에 있어서 저압 공간과, 상기 저압 공간보다도 고압의 고압 공간으로 구분하는 밀봉 장치로서,
    탄성 소재에 의해 형성됨과 함께 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상의 실 부를 구비하고,
    상기 실 부의 내주면에는 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 메인 립과, 상기 메인 립으로부터 상기 저압 공간측을 향해서 연장되어 있음과 함께 상기 저압 공간측을 향해서 점차 직경이 넓어지는 경사면이 형성되고,
    상기 경사면에는 상기 메인 립이 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉한 상태로 상기 회전축의 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상 돌기가 축방향을 따라 복수개 형성되며,
    상기 복수개의 환상 돌기는 상기 메인 립측에 마련된 제1 환상 돌기와, 상기 제1 환상 돌기보다도 상기 저압 공간측에 마련된 제2 환상 돌기를 포함하고,
    상기 제2 환상 돌기의 상기 돌출 치수는, 상기 제1 및 제2 환상 돌기의 상기 회전축의 외주면에 대한 접촉 압력이 균등해지도록 상기 제1 환상 돌기보다도 크며,
    상기 제1 환상 돌기는 복수개가 동일한 돌출 치수로 마련되어 있는 밀봉 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 환상 돌기의 선단 및 상기 제2 환상 돌기의 선단은 상기 메인 립의 선단과, 상기 제2 환상 돌기의 선단을 통과하는 접선을 따라 형성되어 있는 밀봉 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 경사면의 축방향에 대한 경사 각도는 10~20도로 설정되어 있는 밀봉 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 환상 돌기는 선단이 단면 원호 형상으로 형성되어 있는 밀봉 장치.
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